ZZ ISME Physik
Vorkurs PH: Physik (Sommer 2017) 1.1: Ausbreitung, Strahlenmodell und Schatten 1.2: Was passiert wenn Licht auf einen Körper trifft? 1.3: Abbildungseigenschaften von Sammellinsen 2.1: Worum geht es bei der Energie? 2.9 Was sind die wichtigen Grössen der Wärmelehre? 2.10: Welches Modell eignet sich zur Beschreibung der Materie? 2.11: Was bedeutet die Brown’sche Bewegung? 2.12: Wie lassen sich Gase beschreiben? 2.13 Wie reagiert Materie auf Wärme? Extra: Wichtige Formeln
Vorkurs PH: Physik (Sommer 2017) 1.1: Ausbreitung, Strahlenmodell und Schatten 1.2: Was passiert wenn Licht auf einen Körper trifft? 1.3: Abbildungseigenschaften von Sammellinsen 2.1: Worum geht es bei der Energie? 2.9 Was sind die wichtigen Grössen der Wärmelehre? 2.10: Welches Modell eignet sich zur Beschreibung der Materie? 2.11: Was bedeutet die Brown’sche Bewegung? 2.12: Wie lassen sich Gase beschreiben? 2.13 Wie reagiert Materie auf Wärme? Extra: Wichtige Formeln
Wie müssen Gegenstands- und Brennweite bei einer Lupe sein, damit das Licht nach der Lupe paralleles Licht ist?
Gegenstandsweite g muss gleich gross sein wie die Brennweite fLupe.
Wenn abends eine Lampe im Zimmer brennt, so sieht man in der Fensterscheibe oft zwei Spiegelbilder der Lampe. Wieso kommt es zu zwei Spiegelbildern der Lampe?
Da die meisten Scheiben doppelt verglast sind. Dabei machen beide Scheiben je ein Spiegelbild der Lampe.
Licht kann als Informationsträger durch lange Glasfasern geschickt werden.
Was muss für die Richtung der Lichtstrahlen in einem langen zylinderförmigen Glasstab gelten, damit sich das Licht nur innerhalb des Glasstabs ausbreitet?
Der Einfallswinkel muss bei jedem Auftreffen auf die Oberfläche grösser als der kritische Winkel sein, damit alles Licht total reflektiert wird und es zu keinen Lichtverlusten an die Umgebung kommt.
Wie funktioniert eine Lupe?
Die Lupe wird so gehalten, dass der Gegenstand in der Brennebene der Lupenlinse liegt. Das nach der Lupe parallele Licht wird durch das entspannte Auge auf die Netzhaut abgebildet.
Was ist die Spezialität eines Mikroskops?
Es kann mit zwei Sammellinsen ein wesentlich stärker vergrössertes Bild auf der Netzhaut erzeugen.
Wie nennt man die erste und wie die zweite Linse beim Mikroskop?
Erste Linse: Objektiv
Zweite Linse: Okular
Wie funktioniert ein Mikroskop?
Das Objektiv macht vom Objekt ein reelles, vergrössertes Zwischenbild. Das Okular wird dann als Lupe verwendet um das Zwischenbild nochmals zu vergrössern.
Das Bild, das eine dünne Sammellinse von einem Gegenstand erzeugt, kann mithilfe von speziellen Lichtstrahlen konstruiert werden. Wie verlaufen Lichtstrahlen, die durch die Mitte der Linse gehen?
Solche Lichtstrahlen gehen ungebrochen durch eine dünne Sammellinse.
Das Bild, das eine dünne Sammellinse von einem Gegenstand erzeugt, kann mithilfe von speziellen Lichtstrahlen konstruiert werden. Wie verlaufen Lichtstrahlen, die durch den gegenstandsseitigen Brennpunkt der Linse gehen?
Solche Lichtstrahlen werden von einer dünnen Linse so gebrochen, dass sie nach der Linse parallel zur optischen Achse sind.
Das Bild, das eine dünne Sammellinse von einem Gegenstand erzeugt, kann mithilfe von speziellen Lichtstrahlen konstruiert werden. Wie verlaufen Lichtstrahlen, die parallel zur optischen Achse der Linse einfallen?
Solche Lichtstrahlen werden von einer dünnen Linse so gebrochen, dass sie nach der Linse durch den Brennpunkt gehen.
Mithilfe einer Sammellinse kann ein scharfes Bild erzeugt werden. Wo muss ein Gegenstand platziert werden, damit ein vergrössertes reelles Bild entsteht?
Zwischen einfacher und doppelter Brennweite der Sammellinse.
Mithilfe einer Sammellinse kann ein scharfes Bild erzeugt werden. Wo muss ein Gegenstand platziert werden, damit ein virtuelles Bild entsteht?
Innerhalb der Brennweite der Sammellinse.
Mithilfe einer Sammellinse kann ein scharfes Bild erzeugt werden. Wo muss ein Gegenstand platziert werden, damit ein reelles Bild entsteht, das gleich gross wie der Gegenstand ist?
Bei der doppelten Brennweite der Sammellinse.
Mithilfe einer Sammellinse kann ein scharfes Bild erzeugt werden. Wo muss ein Gegenstand platziert werden, damit ein verkleinertes Bild entsteht?
Ausserhalb der doppelten Brennweite.
Mithilfe einer Sammellinse kann ein scharfes Bild erzeugt werden. Wo muss ein Gegenstand platziert werden, damit ein auf dem Kopf stehendes Bild entsteht?
Ausserhalb der Brennweite der Sammellinse.
Mithilfe einer Sammellinse kann ein scharfes Bild erzeugt werden. Wo muss ein Gegenstand platziert werden, damit ein aufrechtes Bild entsteht?
Innerhalb der Brennweite der Sammellinse.
Ein Gegenstand bewegt sich auf eine Linse zu. Er ist anfänglich weit von der Linse entfernt und nähert sich, bis sein Abstand von der Linse gleich deren Brennweite ist. Wie bewegt sich dabei das Bild des Gegenstands?
Für die Brennweite gilt 1/b = 1/f - 1/g
Wenn die Gengenstandsweite kleiner wird, so wird 1/g grösser. Damit wird 1/b kleiner, also b grösser. Das Bild wandert von der Linse weg und wird grösser.
Wieso braucht ein weitsichtiger Mensch zum Lesen eine Brille?
Bei Weitsichtigkeit liegt das Bild von nahen Gegenständen hinter der Netzhaut. Nahe Gegenstände werden also nicht scharf auf der Netzhaut abgebildet.
Durch eine Sammellinse (Brille) werden deren Lichtstrahlen zur optischen Achse hingeschoben, sodass sie sich trotzdem auf der Netzhaut kreuzen und ein scharfes Bild entsteht. Dies entspricht einer Verringerung der Brennweite des Auges.
Ein weitsichtiger Mensch will in einer Figur ganz kleine Details erkenn und benutzt dazu eine Lupe.
Welche der folgenden Antworten trifft zu?
Vergleiche die Distanzeinstellung beim menschlichen Auge mit derjenigen vom Fotoapparat:
Um auf eine beliebige Distanz zu fokussieren, wird beim menschlichen Auge die Brennweite der Linse verändert. Die Bildweite ist durch den Abstand zwischen Linse und Netzhaut fix vorgegeben.
Beim Fotoapparat hingegen ist die Brennweite der Linse unveränderlich. Damit Gegenstände mit beliebiger Gegenstandsweite scharf abgebildet werden können, wird die Bildweite (Abstand zwischen Linse und Film) variiert.
Nennen Sie die vier Eigenschaften des idealen Gases:
- Gasteilchen sehr klein
- Zusammenstösse zweier Gasteilchen oder Gasteilchen und Behälterwand sind elastisch
- Auf die Gasteilchen wirken keine Kräfte
- Bewegung der Gasteilchen ist völlig ungeordnet.
Was bedeutet Reflexion in Bezug auf Licht?
Licht kann vom Hindernis zurückgeworfen werden.
Wie entsteht ein Bild auf dem „Bildschirm“ der Lochkamera?
Vom Gegenstandspunkt P aus gehen Lichtstrahlen in alle Richtungen. Jeder Lichtstrahl der durch das Loch auf den Bildschirm gelangt, macht einen Bildfleck (ein unscharfes Bild eines Punktes). Deshalb ist das Bild der Lochkamera unscharf.
Was gibt R/NA?
k = Boltzmann-konstante = 1.38 *10-23
Beschreiben Sie den Zusammenhang zwischen Wärme Q und der bewirkten Temperaturänderung ∆T anhand einer linearen Gleichung:
Q = c *m * ∆T
Was beschreibt die Temperatur?
Wie warm ein Körper ist.
Wie breitet sich Licht aus?
Entlang einer geraden Linie, bis es auf ein Hindernis trifft.
Wie lassen sich Festkörper in Form und Volumen verändern?
Form: durch genügend grosse Kräfte.
Volumen: Kaum veränderbar, ausser es bestehen grosse Hohlräume im Festkörper (z.B. Brot).
Aus was besteht Materie?
Aus Atomen (Molekülen)
Anhand welches Werkzeuges kann man beispielsweise erkennen, dass fliessendes Wasser Energie hat?
Anhand eines Wasserrades welches durch das Fliessen des Wassers rotiert.
Wie gross ist die Lichtgeschwindigkeit in einem Vakuum?
CVakuum= 3.0 *108 m/s oder 300‘000 km/s
Was bedeutet Absorption in Bezug auf Licht?
Licht kann von einem Körper verschluckt werden.
[V]=
m3
Wie lautet die Gleichung zum Gesetz des idealen Gases?
p *V = n *R *T
=> Druck *Volumen = Stoffmenge *universelle Gaskonstante *Temperatur
Nennen Sie drei Abbildungseigenschaften der Lochkamera:
- Das Bild ist um 180° gedreht.
- Je weiter der Bildschirm vom Loch entfernt ist, umso grösser ist das Bild.
- Je weiter der Gegenstand vom Loch entfernt ist, umso kleiner ist das Bild.
Was ist die Brown’sche Bewegung?
Die ständige Bewegung von in Flüssigkeit schwebenden Teilchen.
Worin unterscheiden sich Festkörper, Flüssigkeiten und Gase?
In ihrer Verformbarkeit und Komprimierbarkeit.
Was beschreibt die innere Energie?
Die Energie, die in einem Körper (infolge seiner Temperatur) drin steckt.
Wozu brauchen Menschen Energie?
Um Arbeit verrichten zu können.
Wofür steht Q?
Wärme
-
- 1 / 360
-
Lernkarten
Wodurch wird die Verformbarkeit festgelegt?
Durch die Kräfte zwischen den Atomen.
Wo liegen die beiden Brennpunkte einer Sammellinse?
Immer auf der optischen Achse der Linse
Wo trifft man isobare Prozesse an?
Dort wo der Druck eines eingeschlossenen Gases durch den konstanten Luftdruck der Umgebung bestimmt ist.
Wie lautet das Brechungsgesetz?
n1 * sin (α1) = n2 * sin (α2)
Wie gross ist die mittlere Geschwindigkeit von Wassermolekülen bei Zimmertemperatur?
ca. 1350 m/s
Optische Achse=
Die Gerade, die durch die Linsenmitte geht und dort rechtwinklig auf der Linsenoberfläche steht.
Nennen Sie die zwei spezifischen Wärmekapazitäten bei Gasen:
- Wenn bei Erwärmung des Gases das Gasvolumen V konstant ist, so lautet die Gleichung Q = cV *m * ∆T
- Wenn bei Erwärmung des Gases der Gasdruck p konstant ist, so lautet die Gleichung: Q = cp *m * ∆T
An welcher Eigenschaft sieht man, dass bei Gasen die Kräfte zwischen den Atomen winzig sind?
An der leichten Verformbarkeit von Gasen.
Wie lautet die alternative Formulierung des Gesetzes des idealen Gases?
p *V = (N/NA) *R *T
Was gibt N/NA?
n= Stoffmenge
Was ist eine ausgedehnte Lichtquelle?
Eine reale Lichtquelle mit einer bestimmten Grösse. Vorstellbar als Summe vieler Punktquellen.
Schmelztemperatur von Eis
ϑ = 0 °C
Wie nennt man Räume die halbdunkel sind, da sie von einem Teil der ausgedehnten Lichtquelle beleuchtet werden?
Halbschattenräume mit ihrem Halbschatten an der Wand.
Was sind n1, n2 usw. im Brechungsgesetz?
Materialkonstanten, welche absolute Brechzahlen genannt werden.
Wird der achsenparallele Lichtstrahl, der durch die Linsenmitte läuft gebrochen?
Nein, gem. Brechungsgesetz weil sein Einfallswinkel = 0° ist.
Wieso ist cp grösser als cV?
Weil im Fall von konstantem Gasdruck das Volumen des Gases ändert und ein Teil der Wärme für Expansionsarbeit verwendet wird.
Siedetemperatur von Wasser
ϑ = 100 °C
An welcher Eigenschaft sieht man, dass bei Flüssigkeiten die Abstände zwischen den Atomen fast minimal sind?
An der fast fehlenden Komprimierbarkeit.
Wie berechnet man die Stoffmenge n?
n= Teilchenanzahl /Avogadro-Konstante = N/NA
Wieso verdampfen Flüssigkeiten wenn sie kochen?
Weil die Moleküle der Flüssigkeit genügend kinetische Energie haben, um die Anziehungskraft der anderen Moleküle in der Flüssigkeit zu überwinden.
[γ]=
1/K
Messinstrument für Temperaturen?
Thermometer
Wieso fliesst ein Ölteppich nicht weiter auseinander?
Weil zwischen den Molekülen Kräfte wirken.
Was ist die Brechzahl von Vakuum?
n= 1
Wie nennt man Räume ohne Licht einer Lichtquelle?
Kernschattenräume mit Kernschatten an der Wand.
Wieso verdunstet Wasser schon bei Zimmertemperatur langsam?
Weil die schnellsten Moleküle einer Flüssigkeit genügend kinetische Energie haben um die Anziehungskraft der anderen Moleküle in der Flüssigkeit zu überwinden. Dadurch wird die mittlere Geschwindigkeit der verbleibenden Moleküle kleiner.
Boltzmann-Konstante=
k = R /NA = 1.38 *10-23 J *K-1
Wo kreuzen sich unter sich parallele Lichtstrahlen, die aber schief auf die Sammellinse auftreffen?
In einem Punkt, der gleichweit von der Linse entfernt ist wie der Brennpunkt.
g=
Erdbeschleunigung = 9.81 m/s2
Was kann man aus cp grösser als cV ableiten?
Dass es mehr Wärme braucht um eine bestimmte Temperatur zu erreichen wenn das Gas unter konstantem Druck gehalten wird als wenn es bei konstantem Volumen gehalten wird.
Aus was besteht der Schattenraum bei einer ausgedehnten Lichtquelle?
Aus dem Halbschattenraum und dem Kernschattenraum.
Aufgrund welches allgemeinen Umstandes funktioniert ein Thermometer?
- Nimmt die Temperatur eines Körpers zu, so dehnt sich der Körper aus
- Nimmt die Temperatur eines Körpers ab, so zieht sich der Körper zusammen
-> Nimmt die Temperatur des Quecksilbers im Glasröhrchens zu, so expandiert das Quecksilber. Dies macht sich in der Höhe der Quecksilbersäule bemerkbar.
Was ist die Brechzahl von Luft?
n= 1.0003
n=
Stoffmenge
Wie sind die spezifischen Wärmekapazitäten von Luft?
cp = 1000 J/(kg *K)
cV = 720 J/(kg *K)
Was besagt die kinetische Wärmelehre?
Was wir makroskopisch als Temperatur wahrnehmen, ist mikroskopische gesehen nichts anderes als die ungeordnete Bewegung der vielen Atome und Moleküle des Körpers.
An welcher Eigenschaft sieht man, dass bei Festkörpern die Abstände zwischen den Atomen minimal sind?
An der fehlenden Komprimierbarkeit.
Brennweite f=
Abstand zwischen Linsenmitte und Brennpunkt
Wie lautet das ideale Gasgesetz mit der Boltzmannkonstante?
p *V= N*k*T weil k= R/NA
Wie lautet der Fachbegriff dafür wenn sich ein Körper durch Temperaturerhöhung ausdehnt?
Thermische Expansion
